人工湿地-微生物燃料电池耦合系统基质填料应用进展

人工湿地-微生物燃料电池耦合(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)系统是人工湿地和生物电化学技术的有机结合,选取合适的耦合系统填料尤其重要.文中基于国内外已有的研究,将填料的功能特性和应用进行总结归纳,分别从污染物去除效果和产电能力综述了各填料对于CW-MFC系统性能的影响,总结了填料存在的问题,并对今后的研究方向进行展望,以期为CW-MFC技术的发展和推广应用提供参考.     

复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。     

植物对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统去污及产电性能的影响

介绍了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)的分类,湿地植物对去除污染物和产电性能的有利影响和不利影响,以及CW-MFC植物的选择,并提出了进一步研究的方向。     

人工湿地微生物燃料电池构型对低温氨氮去除性能的影响

针对人工湿地在冬季低温条件下氨氮去除率下降的问题，提出构建人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)的方法来提高人工湿地低温条件下的氨氮去除性能，并考察了CW-MFC构型对低温下氨氮去除性能的影响。120 d的室外连续运行结果表明，在平均气温9.8℃运行60 d,CW-MFC比传统湿地的氨氮去除率提高9.9%。在CW-MFC中添加玻璃纤维作为分隔材料并采用双阳极结构，氨氮平均去除率可以达到81.8%。在CW-MFC产电期间，CW-MFC的容积脱氮效率与输出电压存在较好的相关关系。     

电极间距对CW-MFC处理污泥中Zn和Ni的效果及其产电性能的影响

为有效提高传统人工湿地（CW）处理污泥重金属效能,本文构建了人工湿地微生物燃料电池（CW-MFC）用于污泥中Zn和Ni的去除,并考察了电极间距对Zn和Ni去除效果及其产电性能的影响。结果表明,不同电极间距（12cm、15cm、18cm和20cm）的CW-MFC对Zn的去除率分别为84.68%、64.56%、66.98%和50.23%,对Ni的去除率分别为74.14%、66.09%、64.00%和48.01%。其中,间距为12cm时系统对Zn和Ni去除效果最好,分别较CW提高了64%和26%,此时CW-MFC系统的最高输出电压和最大功率密度分别达到513mV和50.76mW/m³。X射线光电子能谱（XPS）分析显示污泥表层主要的重金属为Zn和Ni,且高价态的Zn和Ni被有效地转化为低价态或者单质金属。在间距为12cm的CW-MFC系统中,植物根系和电极对Zn、Ni的去除贡献最大,此时Zn在植物根系和电极中的富集率分别为23.76% 和30.97%,Ni的富集率分别为14.57%和16.78%。本研究表明CW-MFC对污泥重金属的去除及其产电性能具有较好的效果,并为CW-MFC的优化构建和城市污泥的处置及资源化利用提供了新的思路和借鉴。     

人工湿地-微生物燃料电池系统的发展及展望

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统是一种新型生物电化学工艺。在该系统中，人工湿地为微生物燃料电池提供所需的氧化还原梯度和化学能，而微生物燃料电池可以提高人工湿地的处理效能并通过产电的方式回收能源，目前研究主要集中在水处理方面。本文结合近几年人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的发展，从系统构建和系统性能的影响因素两个方面综述了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究现状，其中影响因素包括系统的组成要素（湿地植物、电极材料、基质材料和微生物）和系统运行参数（有机负荷和废水成分、水力停留时间、溶解氧和进水方式）两个方面。最后提出了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统需要解决的主要问题：提高系统的库仑效率，进一步降低构建成本，提高系统去污及产电的综合性能，使该系统最终实现产业化。     

CW-MFC处理六价铬废水及同步产电的研究

利用人工湿地型微生物燃料电池（CW-MFC）处理六价铬[Cr（Ⅵ）]废水可实现同步产电。考察了不同电极间距下COD质量浓度、Cr（Ⅵ）质量浓度及水力停留时间（HRT）对处理含铬废水及同步产电的影响。结果表明,随着COD和Cr（Ⅵ）质量浓度的增大,CW-MFC的电压先增大后减小。电极间距越小,欧姆电阻越小,但当电极间距为10 cm时系统的输出电压和功率密度最大,同时COD和Cr（Ⅵ）的去除率最高。随着HRT的延长,产电性能和污水处理能力先增大后减小。电极间距为10 cm时,最大功率密度和COD最高去除率分别458.24 mW/m³和92.50%（HRT为2 d）,Cr（Ⅵ）最高去除率为92.96%（HRT为3 d）。     

共基质对人工湿地型微生物电池脱色染料并产电的影响

在人工湿地型微生物燃料电池中(CW-MFC)选取葡萄糖、乙酸钠及淀粉作为活性红(X-3B)的共基质,研究了CW-MFC中不同共基质对于X-3B的脱色率、脱色产物降解、阳极微生物和产电的影响。结果表明,以葡萄糖为共基质的CW-MFC对X-3B的脱色及产电性能均优于以乙酸钠和淀粉为共基质的CW-MFC,其脱色率达到95.51%,且能继续降解脱色产物,产电菌为阳极优势菌种,电压为604 m V,功率密度137.3 m W/m~3,库伦效率1.22%。CW-MFC中投加不同共基质,不仅影响对偶氮染料的脱色,且对于脱色产物的进一步降解有显著影响,并通过对阳极微生物的作用影响了系统的产电性能。     

微生物燃料电池与人工湿地耦合系统研究进展

将微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)与人工湿地(constructed wetland, CW)相结合是近几年来出现的一种新型产能及废水净化工艺。在综述CW-MFC耦合系统产电机理及其发展的基础上进一步分析讨论了当前研究中影响系统性能的组成要素(植物、微生物、电极及分隔材料)和运行参数(碳源、氧化还原电位及水力停留时间)两个方面,最后总结了当前尚未解决的关键问题,对今后耦合系统的潜在应用进行了展望。     

人工湿地处理污染河水的研究进展

介绍了不同类型人工湿地系统在处理污染河水方面的研究和应用,分析比较了各类型湿地去除污染物的效果,并探讨了人工湿地处理污染河水的发展趋势.人工湿地以其高效率、低投资、低运行费用等优点而适宜于污染河水的处理,水平潜流湿地、复合垂直流湿地以及组合湿地系统在处理污染河水方面都得到了广泛应用,而且组合湿地系统对TSS、BOD5、COD和TP的去除率要高于复合垂直流湿地和水平潜流湿地.但人工湿地在处理污染河水时对总氮的去除效果相对较差,冬季尤为显著,因此提高人工湿地对总氮的去除率是今后研究的重要内容之一;此外,在人工湿地中基质、植物、微生物对污染河水中低浓度污染物的去除机制及长期去除效果方面,需要进行系统全面的研究.     

人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展

人工湿地作为一种投资少、能耗低的水处理系统,被广泛应用于各种水处理之中,与传统的处理工艺相比有较好的稳定性和生态效果。在人工湿地系统中,基质、水生植物和微生物对污染物的去除有着重要的影响。综述了人工湿地脱氮除磷的机理,讨论了基质、水生植物、微生物及进水条件对系统处理效果的影响,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的措施。     

人工湿地在水质净化中的应用及研究进展

污染物在人工湿地中的去除机理包括了物理、化学及生物学过程,人工湿地能同时去除多种污染物质正源于其中的协同机制。影响人工湿地水质净化的主要因素包括:植物、碳源、基质、溶解氧和微生物。探讨了人工湿地对氮、磷和有机物的去除机理,同时论述了影响人工湿地去污的主要因素,并对今后的相关研究方向进行了展望。     

人工湿地对高氮磷污废水处理的机理及研究进展

人工湿地用来处理各种工业废水和生活污水。人工湿地作为一种低能耗并与环境相和谐的污水处理工艺,正得到人们越来越多的关注与应用。文章阐述了人工湿地处理高氮磷污水系统中水生植物、微生物对废水污染物的去除机理以及湿地污水处理系统在国内外的应用现状。     

水平潜流人工湿地深度处理冷轧废水中试试验研究

针对冷轧废水深度处理后进一步回用的需求,采用中试人工湿地系统对二级处理后的冷轧废水进行深度再生处理,降低污染物浓度,使其回用于生产过程。试验结果表明:人工湿地系统对浊度、COD、TP、TN有良好的去除效果,出水满足钢铁企业回用水质要求。重点针对含氮污染物转化规律及去除机理进行分析,为提高人工湿地系统的脱氮效果提供依据。     

人工湿地耦合微生物燃料电池产电及对污水去除研究

通过构建人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)工艺,在不同进水COD和水力停留时间(HRT)条件下,对CW-MFC耦合工艺产电性能及处理常规污染物进行了研究。结果表明：随着进水COD由50 mg/L提高到450 mg/L,系统稳定时输出电压先增大后减小,并在COD为350 mg/L时,输出电压达到最大为646 mV(外电阻为1 000Ω);在低COD(50～150 mg/L)进水条件下,CW-MFC比CW系统的COD去除率要高;在HRT由36 h逐渐减小到12 h的过程中,HRT为30 h,实验组COD、NH₄⁺的去除率达到最大,分别为95.7%、54.9%,与空白组相比NH₄⁺的去除率差别不大,COD去除率高1.24%左右;在HRT为18 h时,CW-MFC系统的产电效果最好,最大功率密度为286.7 mW/m³。     

人工湿地处理生活污水的净化机理及影响因素

综述了人工湿地处理生活污水的净化机理及影响因素.人工湿地作为一种有效的生活污水生态处理系统,其作用机理包括吸附、沉淀、过滤、氧化还原、微生物分解、转化、植物吸收及其他各类生物作用.人工湿地结构、系统运行参数和环境因子都对人工湿地系统污污染物的净化效果产生重要影响.人工湿地对于生活污水中氮磷以及金属离子的净化机理将是今后研究重点.     

人工湿地植物根际效应对根部微生物影响的研究进展

人工湿地植物具有分泌氧气和根系分泌物的根际效应,在人工湿地处理污水过程中发挥着重要作用。文中综述了湿地植物种类、光照条件、基质特性等对植物根际效应的影响,进一步阐释分析了湿地植物对根际微生物活性、降解性能和种群组成的影响机理。众多研究表明,湿地植物的根际效应所提供的氧气和分泌物为人工湿地微生物的生长提供了必要的营养物质与能量,对根际微生物活性、种群结构及空间分布产生影响,进而影响有机污染物、重金属以及营养元素等污染物的降解和去除效果。因此,在人工湿地工艺设计中,通过筛选人工湿地植物种类和优化工艺条件来强化人工湿地植物根际效应,有助于提高人工湿地工艺的处理效率。     

人工湿地微生物燃料电池处理海水淡化浓盐水研究进展

综述了人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)处理浓盐水的研究现状，分析了植物、微生物、电极、基质及运行环境等对CW-MFC处理效果的影响，总结了CW-MFC处理海水淡化浓盐水当前存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。     

人工湿地提效技术的研究与应用进展

人工湿地作为一种污水生态处理技术被广泛应用,然而在实际应用过程中存在处理效率偏低,气候环境影响大等问题,如何强化人工湿地对污染物的去除效果已成为国内外学者研究的热点。主要介绍了人工湿地对污染物的去除机理;阐述了人工湿地运行效果的影响因素;总结了人工湿地处理效果的强化措施及其研究进展,以期提高人工湿地去污效率,为人工湿地的优化设计、研究及工程应用提供参考。     

人工湿地除氮影响因素的研究

介绍了生活污水人工湿地的生物脱氮技术及去除污水中氮污染物的机理。通过人工湿地脱氮技术,详细阐述了人工湿地氨氮的机理、影响因素,重点研究了氮素去除的关键过程即微生物的反硝化过程及其影响因素。为人工湿地污水处理工艺的推广应用提供科学依据。